De nouvelles informations sur les stratégies de survie de Salmonella

L'agent pathogène intracellulaire Salmonella enterica survit à l'intérieur des cellules hôtes en utilisant diverses machineries moléculaires et réseaux de trafic cellulaire pour soutenir sa propre croissance. Crédit: Aleksandra Krolik/EMBL

«De nouvelles informations sur les stratégies de survie de Salmonella», source communiqué de l’European Molecular Biology Laboratory (EMBL).

Les scientifiques de l'EMBL mettent en lumière la façon dont Salmonella détourne la machinerie de sa cellule hôte pour favoriser sa propre croissance et sa propre reproduction

Nos cellules combattent les envahisseurs microbiens en les engloutissant dans des sacs membranaires, des environnements hostiles dans lesquels les agents pathogènes sont rapidement détruits.

Cependant, l'agent pathogène Salmonella enterica, qui se développe et se reproduit à l'intérieur de nos cellules, a développé des moyens de détoxifier ces compartiments hostiles, les transformant en un foyer confortable où Salmonella peut survivre et prospérer.

Une équipe de scientifiques dirigée par le chef du groupe EMBL, Nassos Typas, a découvert de nouveaux détails sur les stratégies de survie de Salmonella. Les chercheurs ont analysé les interactions protéiques dans les cellules infectées par Salmonella pour identifier les divers processus biologiques de la cellule hôte que la bactérie utilise. Salmonella cible et modifie les mécanismes et les voies des protéines cellulaires, dans lesquelles plusieurs protéines travaillent ensemble, à l'aide de protéines dites effectrices, qu'elle injecte dans les cellules hôtes. Au total, Salmonella est connue pour libérer plus de 30 protéines effectrices dans les cellules infectées pour détourner les nutriments et se protéger. Cependant, les fonctions de bon nombre de ces protéines et les protéines de la cellule hôte avec lesquelles elles interagissent sont largement inconnues.

Pour trouver ces interactions protéiques énigmatiques, les scientifiques de l'EMBL ont génétiquement modifié 32 souches de Salmonella en ajoutant des tags d'identification aux protéines individuelles de Salmonella, en affectant une protéine à chaque souche bactérienne. Les tags d'identification agissent comme une poignée que les scientifiques peuvent saisir dans leurs expériences. Cette approche de modification des protéines effectrices directement dans leur hôte est une percée. Cela permet aux chercheurs de capturer les protéines bactériennes une fois qu'elles ont été sécrétées dans les cellules infectées et de les extraire avec toutes les protéines de la cellule hôte qui leur sont liées. Ces protéines en interaction sont ensuite identifiées à l'aide d'une technique appelée spectrométrie de masse. «La nouvelle approche présente de nombreux avantages par rapport aux stratégies expérimentales précédentes. En particulier, elle caractérise l'ensemble des interactions protéine-protéine de l’hôte et du pathogène dans les cellules infectées par un agent pathogène vivant, ressemblant étroitement à ce qui se produit dans un organisme hôte lors d'une infection à Salmonella», explique Joel Selkrig, scientifique du groupe de Typas et l'un des les deux auteurs principaux de l'étude.

En utilisant leur nouvelle approche, les scientifiques de l'EMBL ont identifié 421 interactions auparavant inconnues entre les protéines de Salmonella et les protéines de la cellule hôte, ainsi que 25 interactions qui avaient été décrites auparavant.

«Nous avons découvert que plusieurs effecteurs de Salmonella interagissent physiquement avec plusieurs protéines que la cellule hôte utilise pour transporter le cholestérol. De cette façon, le trafic de cholestérol peut être détourné à des fins propres à Salmonella», explique Philipp Walch, qui a récemment terminé son doctorat à l'EMBL Heidelberg et partage la première paternité de l'étude avec Joel.

Le cholestérol est un composant essentiel des membranes biologiques qui entourent nos cellules et les structures qui les composent. Salmonella utilise le cholestérol pour modifier la composition des sacs membranaires qui l'entourent, rendant potentiellement la membrane plus rigide et renforçant la barrière qui sépare Salmonella des systèmes de détection et de défense cellulaire, qui sont présents dans le cytoplasme de la cellule hôte.

Les scientifiques ont également trouvé de nouveaux indices sur le fonctionnement de deux autres stratégies de survie. L'une de ces stratégies consiste à remodeler le réseau de fibres protéiques qui sont utilisées pour transporter le matériel à l'intérieur de la cellule. Une autre stratégie consiste à interférer avec la fonction d'une protéine de la cellule hôte qui régule les contacts entre les membranes pour faciliter l'échange de lipides et de petites molécules. Les deux stratégies peuvent aider Salmonella à renforcer sa membrane protectrice et à éviter la détection par les systèmes de défense de la cellule hôte.

Les résultats récents font suite à des recherches publiées par le groupe de Typas en 2020, dans lesquelles les chercheurs ont décrit comment l'infection à Salmonella peut entraîner une forme inflammatoire de mort cellulaire. L'étude actuelle a impliqué des scientifiques de l'EMBL et des collègues de l'Imperial College de Londres, Royaume-Uni, le Centre Helmholtz pour la recherche sur les infections à Braunschweig, Allemagne et Rocky Mountain Laboratories à Hamilton, Montana, États-Unis, qui fait partie du National Institute of Allergy and Infectious Diseases.